DE2423302A1

DE2423302A1 - FLOW DIRECTION DETECTOR FOR AIR OR GAS

Info

Publication number: DE2423302A1
Application number: DE19742423302
Authority: DE
Inventors: Vilho Sakari Vaeisaenen
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1973-05-17
Filing date: 1974-05-14
Publication date: 1974-12-05
Also published as: FI160873A; FI52500B; FI52500C

Description

Pliessrichtungs-Geber für Luft oder Gas -Die vorliegende Erfindung betrifft- einen Fliessrichtungs-Geber für Luft oder Gas. Derartige Geber verwendet man z.B. in den Kanälen von Klimaanlagen. Sie weisen eine quer zur Luftströmung stehende Platte auf, deren Bewegung über einen elektrischen Schalter verfolgt werden kann. Weiter sind auch derartige Vorrichtungen bekannt, die ein gegen die Luftströmung gerichtetes Rohr aufweisen.Pliessdirection encoder for air or gas - The present invention relates to a flow direction transmitter for air or gas. Such donors are used e.g. in the ducts of air conditioning systems. They exhibit a transverse direction to the air flow standing plate, the movement of which can be tracked via an electrical switch can. Such devices are also known which act against the air flow have directed tube.

Der von der Strömung hervorgerufene Staudruck kann hierbei über einen Druckschalter verfolgt werden.The dynamic pressure caused by the flow can here via a Pressure switch to be tracked.

Mit diesen bekannten Vorrichtungen lassen sich jedoch keine niedrigen Pliessgeschwindigkeiten erfassen. Handelt es sich beispielsweise um Luftfliessgeschwindigkeiten, so lassen sich mit Platte + elektr. Schalter oder mit gegen die Strömung gerichtetem Rohr + Druckschalter erst Pliessgesch-;;rindigyteiten ab 4 bis 5 m/s feststellen. With these known devices, however, no low Record pleating speeds. For example, if the air flow velocities are so can be with plate + electr. Switch or with a counter-current Pipe + pressure switch only determine the pliessgesch - ;; rindigyteiten from 4 to 5 m / s.

Mit der vorliegenden Erfindung wird bezweckt, den vorgenannten Mangel der bekannten Vorrichtungen zu eliminieren. Für die Erfindung ist in wesentlichen kennzeichnend, dass in den Luft- bzw. The present invention aims to remedy the aforementioned shortcoming to eliminate the known devices. For the invention is essential characterizing that in the air resp.

Gasraum, dessen Pliessrichtung bestimmt werden 8011, ein an beiden Enden offenes Rohr waagrecht eingebaut zird, in welchem ein Heizwiderstand zum Aufheizen der im Rohr befindlichen Luft bzw.Gas space, whose pleating direction can be determined 8011, one on both Open pipe ends are installed horizontally, in which a heating resistor for heating the air in the pipe or

des im Rohr befindlichen Gases sowie in Rohrlängsrichtung baiderseits des Heizwiderstandes Temperaturführler angeordnet sind, und dass letztere mit einem Verstärker gekoppelt sind.of the gas in the pipe as well as in the longitudinal direction of the pipe on both sides of the heating resistor temperature guides are arranged, and that the latter with a Amplifiers are coupled.

Mit dem erfindungsgemässen Geber lassen sich Fliessgeschwindigkeiten bis herunter zu 0,01 bis 0,02 m/s erfassen. Bei richtiger Werkstoffwahl ist der Geber auch nicht von auser'en, d.h. Umgebungeverhältniesen abhängig. Staub, Feuchte und Temperatursch@aukungen beeinflussen das Funktionieren der Vorrichtung in keiner Weise. Dank dem unkomplizierten Bau des Gebers wird er in seinem Arbeiten auch durch Vibration und Druckwellen (Druckstösse) in keiner Weise beeinträchtigt. Aus diesem Grunde kann das Gerät zum Beispiel auch im Bergbau- erfolgreich eingesetzt werden. With the encoder according to the invention, flow velocities can be determined Detect down to 0.01 to 0.02 m / s. With the right choice of material, the Donors are also not dependent on external, i.e. environmental, behavior. Dust, moisture and temperature changes do not affect the functioning of the device in any way Way. Thanks to the uncomplicated construction of the encoder, he gets through in his work Vibration and pressure waves (pressure surges) are not affected in any way. For this Basically, the device can also be used successfully in mining, for example.

Im folgenden werden unter Bezugnalme auf die beigefügten Zeichnungen Konstruktion und Arbeitsweise einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen zeigen Abb. 1 den Geber -in schematischer Darstellung, Abb. 2 einen in eine waagrechte ijei tung (Kanal, tollen) und Abb. 3 einen in eine vertikale Leitung (Kanal, Schacht) eingebauten Geber. Aus Abbildung 4 geht die Schaltung der Thermoelemente hervor; Abbildung 5 und Abbild mg 6 zeigen den Bau des Gebers seitlich und frontal betrachtet. Das Diagramm in Abb. 7 zeigt das Ausgangssignal (die Ausgangsgrösse) des Gebers in Abhängigkeit von der Strömung. In the following, with reference to the accompanying drawings Construction and operation of an embodiment of the invention described. In the drawings show Fig. 1 the encoder in a schematic representation, Fig. 2 a in a horizontal direction (channel, mad) and Fig. 3 in a vertical Line (duct, shaft) built-in encoder. Figure 4 shows the circuit of the Thermocouples; Figure 5 and Figure 6 show the construction of the encoder on the side and viewed from the front. The diagram in Fig. 7 shows the output signal (the output quantity) of the encoder depending on the flow.

Der Geber besteht aus dem Rohr 1, das an seinen Enden in der in Abb. 1 gezeigten Weise abgeschrägt ist. In der Mitte des Rohres ist ein Heizwiderstand 2 angeordnet, und die Temperaturführler 3 - die in Abb. 1 gezeigte Ausführungsform weist zwei solche Fühler auf - sind in Rohrlängsrichtung beiderseits des Heizwiderstandes 2 befestigt. Die Fühler 3 sind mit deu Verstärker 4 verbunden. The encoder consists of the tube 1, which at its ends in the position shown in Fig. 1 is beveled manner. In the middle of the pipe is a heating resistor 2, and the temperature guide 3 - the embodiment shown in Fig. 1 has two such sensors - are on both sides of the heating resistor in the longitudinal direction of the pipe 2 attached. The sensors 3 are connected to the amplifier 4.

Wird die in der Mitte des offenen Geberrohres zwischen den beiden Temperaturführlern 3 befindliche Luft mit Hilfe des Heizwiderstandes 2 erwärmt, so wandert die erwärmte luft in dem genau waagrecht eingebauten Rohr mit der äusseren Strömung. Dabei stellt der in Fliessrichtung betrachtet hinter dem Heizwiderstand angeordnete Temperaturfühler - siehe z.B. Abb. 2 - stets eine höhere Temperatur fest als der vor dem Ileizwiderstand angeordnete Fühler. Wird nun der Verstärker 4 so konzipiert, dass er zu erkennen vermag, welcher der beiden Temperaturfühler jeweils der wämere ist, so lässt sich damit die Fliessrichtung feststellen. Will be in the middle of the open transducer tube between the two The air located in the temperature guide 3 is heated with the help of the heating resistor 2, the heated air moves in the precisely horizontally installed pipe with the outer one Flow. When viewed in the direction of flow, it is positioned behind the heating resistor arranged temperature sensors - see e.g. Fig. 2 - always a higher temperature fixed than the sensor arranged in front of the electrical resistance. Now becomes the amplifier 4 designed so that it can recognize which of the two temperature sensors the direction of flow can be determined with it.

Wählt man gleichartige, identische Fühler, beispielsweise ?hermoelemente, so ist der Geber auch gleich temperaturkompensiert. If you choose similar, identical sensors, for example, thermocouples, so the encoder is also temperature-compensated at the same time.

Schaltet man die Thermoelemente, wie in Abb. 1 gezeigt, in Reibe, so lässt sich aus der Richtung den entstchenden elektrischen S@@@-mes die Fliessrichtung z.B. von Luft erschen. Falls keine äusstre Strömung vorhanden ist, wenden beide Fühler 3 lediglich durch die Strömung der erwärmten Luft gleichstark erwärmt, und es ko!.unt nichzur Bildung von elektrisch, er Spannung.If you switch the thermocouples, as shown in Fig. 1, into the grater, so the direction of flow can be determined from the direction of the resulting electrical S @@@ - mes e.g. from air. If no outside There is a current, Both sensors 3 only turn equally through the flow of heated air heats up, and there is no formation of electrical voltage.

Beim Einbau des Gerätes ist darauf zu achten, dass sich dieses - unabhängig von der Neigung des Schachtes, Kanals o.dgl. -stets in waagrechter Stellung befindet, da dann die vom Heizwiderstand bewirkte Strömung im Rohr keine andersgerichtete Strömung als in der Umgebung verursacht. When installing the device, make sure that this - regardless of the inclination of the shaft, channel or the like. -Always in a horizontal position because then the flow in the pipe caused by the heating resistor is not directed in the other direction Current than caused in the area.

Als Zahler können gemäss der Erfindung auch Thermistoren mit negativem (NCT) oder positivem (POT) Temperaturkoeffizienten und Brückenschaltung verwendet werden. Allerdings sind Thermistoren nicht im gleichen Grade wie Thermoelemente stabil und identisch. According to the invention, thermistors with a negative (NCT) or positive (POT) temperature coefficient and bridge circuit used will. However, thermistors are not as good as thermocouples stable and identical.

Anders als in Abb. 2 ist der Geber in Abb. 3-in einen vertikalen Schacht (Kanal) eingebaut0 Die Strömung hat dann wegen der abgeschrägten Geberrohrenden die in Abb. 3 angedeutete Form. Die rohrenden können natürlich aucir aul andere Weise so geformt vrerden, dass eine Strömung entsteht, wobei freilich ein Schrägschnitt die einfachste Lösung darstellen dürfte. Unlike in Fig. 2, the encoder in Fig. 3 is a vertical one Shaft (channel) installed 0 The flow then has because of the beveled encoder tube ends the shape indicated in Fig. 3. The pipe ends can of course also be used by others Shaped in such a way that a flow arises, although of course an oblique cut should be the simplest solution.

Bei der in Abb. 4 gezeigten Schaltung der Thermoelemente dienen als Verstärkereinheit zwei Operationsverstärker, von denen der eine ein Miveauverstärker ist, der das mV-Signal auf Volt-Miveau bringt, währende der andere als Spannungsvergleicher dient, der über einen Verstärkertransistor das Ausgaberelais steuert. In the circuit shown in Fig. 4, the thermocouples serve as Amplifier unit two operational amplifiers, one of which is a level amplifier which brings the mV signal to volt level, while the other acts as a voltage comparator which controls the output relay via an amplifier transistor.

Die Konstrulction eines bereits gebauten und tadellos funktionierenden Gebers ist in den Abbildungen 5 und 6 gezei"gt. In Abb.5 bezeichnet die Bezugszahl 5 eine auf dem Geberrohr angebrachte Isolierschicht und die Bezugszahl 6 eine auf den Leitungen der Thermoelemente angebrachte zweite Isolierschicht. Der Durchführungsisolierung für die - in diesem Palle acht - Thermoelement wurde die Bezugszahl 7 zugeordnet, während die Bezugszahl 8 die Durchfü'nrungsisolierung für die Befestigung des Heizwiderstandes bezeichnet. Die Zahl 9 ist dem Heizstromkabel, die Zalil 10 den Signalstromkabel einschl. Verstärker, die Zahl 11 den Kabeldurchführungsisolierungen und die Zahl 12 dem Befestigungsarm zugeordnet. Das Rohr ist an seinen Enden so abgeschrägt, dass es, wie aus Abb. 4-ersichtlich ist, mit der Horizontalebene einen 7inkoi von 450 einschliesst. The construction of an already built and perfectly functioning transmitter is shown in Figures 5 and 6. In Figure 5, the reference number 5 denotes an insulating layer attached to the transmitter tube and the reference number 6 denotes a second insulating layer attached to the lines of the thermocouples. The bushing insulation for the thermocouple - in this case eight - the reference number 7 was assigned, while the reference number 8 denotes the bushing insulation for the fastening of the heating resistor Cable bushing insulation and the number 12 assigned to the fastening arm The tube is beveled at its ends in such a way that, as can be seen from Fig.

Die Kurve in Abb. 7 zeigt das / Geber-Ausgangssignal als Funktion der Strömung. Die Anzeigegrenzs des gebauten Verstärkere liegt bei etwa 2 mV, so dass der Gober auf Fliessgeschwindigkeiten oberhalb des Grenzwertes 0,Ol m/s anspricht. Die Anzeigegrenze des Gebers beträgt dann für wasgrechte Strömung 0,01 m/s, für senkrechte Strömung 0,02 m/s. The curve in Fig. 7 shows the / encoder output signal as a function the current. The display limit of the built-in amplifier is around 2 mV, see above that the Gober responds to flow velocities above the limit value 0. Ol m / s. The display limit of the sender is then 0.01 m / s for a proper flow and 0.01 m / s for vertical flow 0.02 m / s.

Es empfiehlt sich, den Heizwiderstand 4 des erfindungsgemässen Gebers so zu wählen, dass er bei einer Leistung von 10 bis 30 W bei strömungsfreiem Zustand eine Tempertur erreicht, die etwa, 2200C oberhalb der Umgebungstomperatur liegt. Hierbei kann dann der Geber unmittelbar als solcher @- - unter Berücksichtigung der einschlägigen Bestimmungen über elektrische Anlagen - in der betreffenden Umgebung eingebaut erden. It is recommended that the heating resistor 4 of the inventive transmitter to be selected in such a way that it has a power of 10 to 30 W with a no-flow condition reaches a temperature which is about 2200C above the ambient temperature. In this case, the encoder can then @ - - taking into account the relevant regulations on electrical systems - in the relevant environment ground installed.

Bei passender Kalibrierung des Gebers kann dieser auch als Strömungaintensitätemesser für Strömungen über 0,3 mZs verwendet werden. Auch ansonsten kann der orfindungsgemässe Geber im Rahmen der Patentansprüche konstruktionsmäseig modifiziert werden. If the transmitter is properly calibrated, it can also be used as a flow intensity meter can be used for currents over 0.3 mZs. Otherwise, the according to the invention Encoder can be modified constructional within the scope of the claims.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Flow direction transmitter for air or gas, marked 'd a d u r c h, that in the air or gas space, the direction of flow of which is to be determined, in a horizontal direction Position a pipe (1) open at both ends is installed, in which a heating resistor (2) to heat the air inside the pipe (1) or the air inside the pipe (l) located gas as well as in the direction of the slope of the pipe (1) on both sides of the heating resistor (2) Temperature sensor (3) are arranged, and that the sensor (3) with an amplifier (4) are coupled.

2. Encoder according to claim 1, d a d u r c h characterized in that the ends of the pipe (1) are suitably shaped, e.g. beveled, for the purpose of creating a flow are.

3. Encoder according to claims 1 and 2, characterized by d a d u r c h, that thermocouples serve as temperature sensors (3).

4. Encoder according to claim 3, d a d u r.c h characterized that the thermocouples @@ are connected in series.

5. Encoder according to claims 1 and 2, characterized by d a d u r c h, that as temperature sensors (3) thermistors with negative or positive temperature coefficients to serve.

6. Encoder according to claims 1 to 5, characterized by d a d u r c h, that the heating resistor is constructed in such a way that its temperature is in a flow-free State at a power of 10 to 30 W about 220 ° C above. the ambient temperature lies.